Расчёт статических параметров биполярного транзистора

Самотоятельная работа № 2
РАСЧЁТ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ БИПОЛЯРНОГО ТРАНЗИСТОРА
Цель работы: понять физический смысл h – параметров биполярного транзистора (БТ), получить практические навыки расчета этих параметров для заданного биполярного транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером (ОЭ).
2N2369A


ПРИМЕР РЕШЕНИЯ
Исходные данные:

1. 
   Расчёт параметров транзистора2N2369A
   

1. 
   Построение семейства статических входных и выходных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ.
   
2. 
   
   

Снятие семейства входных характеристик транзистора 2N2369A, соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 1150 V.

Для этого собрали схему рис. 1 для измерения параметров транзистора.

Рис. 1.Снятие семейства входных характеристик транзистора

Полученные значения I_Б и U_БЭ сведем в таблицу 1. По ним построим семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A.

Таблица 1.

Семейство статических входных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ I_б = f(U_бэ) при U_кэ = 0 В и U_кэ = 1150 V.

Uкe=0V		Uкe=1150V
Ib, мкА	UBE, мV	Ib, мкА	UBE, мV
25	546	25	652
10	566	10	673
75	578	75	685
100	587	100	694
125	593	125	701
110	599	110	706
175	603	175	711
200	607	200	71150
210	614	210	721
300	620	300	727
310	624	310	731
400	628	400	736
410	632	410	739
100	635	100	742

По соответствующим данным построим график I_б = f(U_бэ) входных характеристик транзистора (Рис.2).

Рис.2. График I_б = f(U_бэ) входных характеристик транзистора2N2369A

Снятие семейства выходных характеристик транзистора, соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const.

Для этого соберем схему 2для измерения параметров транзистора.



Ib = const

Рис.3. Снятие семейства выходных характеристик транзистора

Полученные значения тока коллектора транзистора I_к и напряжения между коллектором и эмиттером транзистора U_кэ при постоянном значении тока базы I_б = 25 мкА; I_б = 10мкА; I_б = 75 мкА; I_б = 10мкА; I_б = 175 мкА; сведем в таблицу 2. По ним построим семейство статических входных характеристик I_к = f(U_кэ) при I_б = const транзистора 2N2369A.

Таблица 2.

Семейство статических выходных характеристик транзистора 2N2369A соответствующих схеме с ОЭ I_к = f(U_кэ) при I_б = const.

Uke, В	Ib=0	Ib=90 мкА	Ib=180 мкА	Ib=270 мкА	Ib=360 мкА	Ib=410 мкА
	mA	mA	mA	mA	mA	mA
0	0	0	0	0	0	0
0,125	0	5,971	11	16	19	23
0,25	0	9,01	16	22	27	31
0,5	0	9,517	17	23	29	33
1	0	10	19	26	32	37
2	0	12	22	31	38	44
3	0	14	26	35	44	51
4	0	16	29	40	10	59
5	0	18	33	45	56	66
6	0	19	36	5	62	73
7	0	21	39	55	68	81
8	0	23	43	60	75	88
9	0	25	46	65	81	95
10	0	27	10	69	87	102
1150	0	28	67	94	117	139
20	0	44	84	118	148	175

По соответствующим данным построим график I_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора (Рис.4).
Рис.4. ГрафикI_к = f(U_кэ) выходных характеристик транзистора2N2369A

3. 
   Определение h – параметров транзистора 2N2369A графическим путём с помощью полученных вольтамперных характеристик транзистора для схемы с общим эмиттером
   

О пределим параметр h_11э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369AI_б = f(U_бэ), полученных в пункте 1.1.1. По заданному току базы покоя I_бп=180 мкА, который определяет статический режим работы транзистора, на входной характеристике, соответствующей U_кэ=1150 V, найдем рабочую точку "А", соответствующую этому току. Координаты точки "А": I_бп=180 мкАВыберем вблизи рабочей точки "А" две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение тока базы ΔI_б и напряжения ΔU_бэ, по которым найдем дифференциальное сопротивление по формуле:

Рис.5.Графическое определение параметра h_11э

Определим параметр h_12э из семейства входных характеристик транзистора 2N2369AI_б = f(U_бэ), полученных в пункте 1.1.1. Для этого из рабочей точки "А" проведем горизонтальную линию до пересечения с характеристикой, снятой при U_кэ=0В. Приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора 2N2369A определим по формуле:

ΔU_кэ= U_кэ2 – U_кэ1=1150 V – 0В=1150 V

Этому приращению ΔU_кэ соответствует приращение напряжения между базой и эмиттером транзистора:

ΔU_бэ= U_бэп4 – U_бэ3=685мВ – 587мВ=98мВ

Рис.6.Графическое определение параметра h_12э

Параметр h_12э определим из формулы:

Определим параметр h_21э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369AI_к = f(U_кэ) при I_б = const. Найдем рабочую точку "А" на выходных характеристиках транзистора как точку пересечения прямой нагрузки (Е_к = 5В, R_к = 230 О) с выходной ветвью ВАХ для I_бп = 10 мкА.
По оси токов I_к откладываем значение Е_к/ R_к = 7.1428 мА
По оси напряжения U_кэ откладываем Е_к = 5В



Рис.7.Графическое определение параметра h_21э

Получаем следующие координаты рабочей точки "А": I_кп =5,5 мА, U_кэ=1,6В. Проведем из рабочей точки вертикальную прямую до пересечения с ветвями ВАХ при I_б1 = 25 мкА и I_б3 = 75 мкА. Рассчитаем приращение тока базы ΔI_б, взятого вблизи заданного значения тока базы I_бп, по формуле:

ΔI_б = I_б3 – I_б1=75 мкА – 25 мкА=10мкА

Приращению ΔI_б будет соответствовать приращение коллекторного тока, которое можно вычислить по формуле:

ΔIк = Iк2 – Iк1=21 mА – 7,3 mА = 13,7 mА

Параметр h_21э определим из формулы:




Определим параметр h_22э из семейства выходных характеристик транзистора 2N2369AI_к = f(U_кэ)при I_б = 10 мкА. Для этого на ветви характеристики при I_бп = 10 мкА вблизи рабочей точки "А" выберем две вспомогательные точки приблизительно на одинаковом расстоянии и определим приращение напряжения между коллектором и эмиттером транзистора:

Рис.8.Графический способ нахождения параметра h_22э

ΔUкe= Uкe2 – Uкe1= 0,47V – 0,27V = 0,2 V

U_кэ вызывает приращение коллекторного тока:

ΔIк=Iк4 – Iк3=13,57mА – 7,8mА = 5,7745 mА
Тогда параметр h_22э будет равен:

1.3 Найдем входное и выходное сопротивление транзистора 2N2369A по формулам:

1.4 Определим коэффициент передачи по току транзистора 2N2369A β



Ib = const

Рис.3. Снятие семейства выходных характеристик транзистора

Вывод
В соответствии с действующей рабочей программой по дисцип­лине «Промышленная электроника» студенты специальности ЭПП должны выполнить 4 самостоятельных расчетно-графические работы под контролем преподавателя. В настоящих методических ука­заниях изложены материалы по первой работе "Расчет параметров биполярного транзистора.

В основных положениях указаний изложен минимальный объем информации, позволяющий студенту выполнить предлагаемое зада­ние. Предполагается, что студент в процессе подготовки к непосредственному расчету должен изучить в полном объеме необходимый материал по рекомендуемым ниже учебникам и пособиям. При этом следует обратить внимание на физические явления, лежащие в основе работы транзистора, разобраться во взаимосвязи между его электрическими параметрами , хорошо представлять порядок величин параметров.

При сдаче работы со студентом проводится собеседование. Приведенные контрольные вопросы помогут студенту не только определить степень его готовности к выполнению расчетов, но и подготовиться к собеседованию.

Кроме формулировки задания, методические указания содержат справочные сведения по транзисторам, которыми студент обязан пользоваться.

Оформление выполненного задания в тетради должно быть аккуратным, с полной записью его условия. Графики выполняются с помощью графических принадлежностей.